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JP7563149B2 - Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device - Google Patents
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Description

本発明は、炭化珪素(以下、SiCという)によって構成される半導体素子を備えるSiC半導体装置の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a silicon carbide (hereinafter referred to as SiC) semiconductor device including a semiconductor element made of SiC.

SiC半導体装置に用いられるSiC基板には、マイクロパイプ等の結晶欠陥が存在することが知られている(例えば、特許文献1参照)。 It is known that crystal defects such as micropipes exist in SiC substrates used in SiC semiconductor devices (see, for example, Patent Document 1).

特開2004-172556号公報JP 2004-172556 A

縦型の半導体素子を備えるSiC半導体装置は、次の手順によって製造される。まず、表面と裏面とを有するSiC基板を用意する。用意したSiC基板の表面側に、表面側素子構造を形成する。表面側素子構造は、半導体素子の一部を構成する部分である。その後、SiC基板の裏面側を除去して、SiC基板を薄板化する。そして、SiC基板の裏面に対して、裏面電極を形成する。 A SiC semiconductor device with a vertical semiconductor element is manufactured by the following procedure. First, a SiC substrate having a front and back surface is prepared. A front surface element structure is formed on the front surface side of the prepared SiC substrate. The front surface element structure is a part that constitutes a semiconductor element. After that, the back surface side of the SiC substrate is removed to thin the SiC substrate. Then, a back surface electrode is formed on the back surface of the SiC substrate.

ここで、裏面電極を形成するときに、SiC基板の裏面にマイクロパイプが存在すると、裏面電極の一部がマイクロパイプに入り込むことで、裏面電極に窪みが発生し、裏面電極の平坦性が悪化する。裏面電極の平坦性が悪化すると、半導体装置の抗折強度が低下する。抗折強度は、半導体素子の信頼性と相関があることが知られている。このため、裏面電極の平坦性の悪化により、抗折強度が低下することは、好ましくない。なお、裏面電極の平坦性が悪化するという問題は、マイクロパイプ以外の結晶欠陥による穴部が、SiC基板の裏面に存在する場合においても生じる。 Here, if micropipes are present on the back surface of the SiC substrate when the back surface electrode is formed, a portion of the back surface electrode will enter the micropipes, causing a depression in the back surface electrode and deteriorating the flatness of the back surface electrode. If the flatness of the back surface electrode deteriorates, the flexural strength of the semiconductor device will decrease. It is known that the flexural strength is correlated with the reliability of semiconductor elements. For this reason, it is not desirable for the flexural strength to decrease due to the deterioration of the flatness of the back surface electrode. The problem of the flatness of the back surface electrode deteriorating also occurs when holes due to crystal defects other than micropipes are present on the back surface of the SiC substrate.

本発明は上記点に鑑みて、裏面電極の平坦性を向上させることができるSiC半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a SiC semiconductor device capable of improving the flatness of a back surface electrode.

上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明によれば、縦型の半導体素子を備えるSiC半導体装置の製造方法は、
表面(20a)と裏面(20b)とを有するとともに、結晶欠陥による穴部(15)が裏面に存在するSiC半導体基板(20)を用意することと、
SiC半導体基板の表面側に対して、半導体素子の一部を構成する表面側素子構造(11~13、32~41)を形成することと、
表面側素子構造を形成した後、SiC半導体基板の裏面側を除去して、SiC半導体基板を薄板化することと、
SiC半導体基板を薄板化した後、裏面に閉塞材料(22)を成膜することと、
穴部のうち少なくとも裏面側の部分に閉塞材料が存在し、かつ、裏面のうち穴部を除く領域が閉塞材料から露出した状態となるように、閉塞材料を除去することで、裏面の一部を構成する一面(16a)を有し、裏面において穴部を閉塞する閉塞部(16)を形成することと、
閉塞部の一面を含む裏面に対して、裏面電極(23)を形成することと、を含む。
In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, a method for manufacturing a SiC semiconductor device including a vertical semiconductor element includes the steps of:
Preparing a SiC semiconductor substrate (20) having a front surface (20a) and a back surface (20b) and having a hole (15) due to a crystal defect on the back surface;
Forming a front surface side element structure (11-13, 32-41) constituting a part of a semiconductor element on a front surface side of a SiC semiconductor substrate;
After forming the front side element structure, removing the back side of the SiC semiconductor substrate to thin the SiC semiconductor substrate;
After thinning the SiC semiconductor substrate, a blocking material (22) is formed on the back surface;
forming a blocking portion (16) that has one surface (16a) constituting a part of the back surface and blocks the hole on the back surface by removing the blocking material so that the blocking material is present in at least a portion of the hole on the back surface side and the area of the back surface excluding the hole is exposed from the blocking material;
and forming a back surface electrode (23) on a back surface including one surface of the blocking portion.

これによれば、裏面電極を形成するときに、閉塞部の一面によって裏面電極が穴部へ入り込むことを抑制することできる。このため、裏面電極の窪みの発生を抑制することができる。よって、これによれば、閉塞部を形成しない場合と比較して、裏面電極の平坦性を向上させることができる。 As a result, when the back electrode is formed, one surface of the blocking portion can prevent the back electrode from entering the hole portion. This can prevent the occurrence of depressions in the back electrode. Therefore, this can improve the flatness of the back electrode compared to when no blocking portion is formed.

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。 The reference symbols in parentheses attached to each component indicate an example of the correspondence between the component and the specific components described in the embodiments described below.

第1実施形態における半導体装置の断面図である。1 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a first embodiment. 図1に示す半導体装置の製造工程を示した図である。2A to 2C are diagrams illustrating a manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG. 図2に続く半導体装置の製造工程を示した図である。3A to 3C are diagrams showing the manufacturing process of the semiconductor device subsequent to FIG. 2; 図3に続く半導体装置の製造工程を示した図である。4 is a diagram showing a manufacturing process of the semiconductor device subsequent to FIG. 3; 図4に続く半導体装置の製造工程を示した図である。5A to 5C are diagrams showing the manufacturing process of the semiconductor device subsequent to FIG. 4; 図5に続く半導体装置の製造工程を示した図である。6 is a diagram showing a manufacturing process of the semiconductor device subsequent to FIG. 5; 図6に続く半導体装置の製造工程を示した図である。7A to 7C are diagrams showing the manufacturing process of the semiconductor device subsequent to FIG. 6; 比較例1の半導体装置において、SiC基板の裏面に存在するマイクロパイプ付近に形成された裏面電極の拡大図である。1 is an enlarged view of a back surface electrode formed near a micropipe present on the back surface of a SiC substrate in a semiconductor device of Comparative Example 1. FIG. 第1実施形態の半導体装置において、SiC基板の裏面に存在するマイクロパイプ付近に形成された裏面電極の拡大図である。4 is an enlarged view of a back surface electrode formed near a micropipe present on the back surface of the SiC substrate in the semiconductor device of the first embodiment. FIG. 第2実施形態における半導体装置の断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment.

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。 The following describes embodiments of the present invention with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other are denoted by the same reference numerals.

(第1実施形態)
図1に示すように、本実施形態のSiC半導体装置1は、縦型の半導体素子としてのショットキーダイオードを備える。具体的には、SiC半導体装置1は、n型のSiC基板10と、n型層11と、ショットキー電極12と、保護膜13と、オーミック電極14と、を備える。
First Embodiment
1, the SiC semiconductor device 1 of the present embodiment includes a Schottky diode as a vertical semiconductor element. Specifically, the SiC semiconductor device 1 includes an n + type SiC substrate 10, an n-type layer 11, a Schottky electrode 12, a protective film 13, and an ohmic electrode 14.

SiC基板10は、所定のn型の不純物濃度とされた単結晶SiCで構成される半導体基板である。SiC基板10は、表面10aおよびその反対側の裏面10bを有する。n型層11は、SiC基板10の表面10a上に形成されている。n型層11は、SiC基板10よりもn型の不純物濃度が低くされたSiCで構成される。ショットキー電極12は、n型層11の表面上に形成されている。保護膜13は、ショットキー電極12の周囲のn型層11の表面およびショットキー電極12の表面を覆っている。 The SiC substrate 10 is a semiconductor substrate made of single crystal SiC with a predetermined n-type impurity concentration. The SiC substrate 10 has a front surface 10a and a back surface 10b on the opposite side. The n-type layer 11 is formed on the front surface 10a of the SiC substrate 10. The n-type layer 11 is made of SiC with a lower n-type impurity concentration than the SiC substrate 10. The Schottky electrode 12 is formed on the surface of the n-type layer 11. The protective film 13 covers the surface of the n-type layer 11 around the Schottky electrode 12 and the surface of the Schottky electrode 12.

n型層11、ショットキー電極12および保護膜13は、SiC基板10の表面10a側に形成された半導体素子の一部を構成する表面側素子構造である。オーミック電極14は、SiC基板10の裏面10b上に形成された裏面電極である。 The n-type layer 11, Schottky electrode 12, and protective film 13 form a front-side element structure that constitutes part of a semiconductor element formed on the front surface 10a side of the SiC substrate 10. The ohmic electrode 14 is a back surface electrode formed on the back surface 10b of the SiC substrate 10.

ショットキー電極12は、アルミニウム等の金属材料で構成されており、n型層11に対してショットキー接触させられている。保護膜13は、ポリイミド等の合成樹脂材料で構成されている。オーミック電極14は、Ti/Ni/Au等の金属材料で構成されている。 The Schottky electrode 12 is made of a metal material such as aluminum, and is in Schottky contact with the n-type layer 11. The protective film 13 is made of a synthetic resin material such as polyimide. The ohmic electrode 14 is made of a metal material such as Ti/Ni/Au.

SiC基板10は、マイクロパイプ15を有する。マイクロパイプ15は、大型のらせん転位であり、SiC単結晶のc軸方向にSiC基板10を貫通する中空の結晶欠陥である。マイクロパイプ15の直径は、例えば100nm以上10μm以下である。マイクロパイプ15は、SiC基板10の表面10aから裏面10bに到達している。このため、SiC基板10の裏面10bには、マイクロパイプ15が存在する。SiC基板10の裏面10bに存在するマイクロパイプ15は、SiC基板10の裏面10bに存在する、結晶欠陥による穴部である。 The SiC substrate 10 has micropipes 15. The micropipes 15 are large screw dislocations, and are hollow crystal defects that penetrate the SiC substrate 10 in the c-axis direction of the SiC single crystal. The diameter of the micropipes 15 is, for example, 100 nm or more and 10 μm or less. The micropipes 15 reach the back surface 10b from the front surface 10a of the SiC substrate 10. Therefore, the micropipes 15 are present on the back surface 10b of the SiC substrate 10. The micropipes 15 present on the back surface 10b of the SiC substrate 10 are holes due to crystal defects present on the back surface 10b of the SiC substrate 10.

SiC半導体装置1は、SiC基板10の裏面10bにおいてマイクロパイプ15を閉塞する閉塞部16を備える。閉塞部16は、SiC基板10の裏面10bのうちマイクロパイプ15を除く領域に形成されていない。すなわち、閉塞部16は、SiC基板10の裏面10bのうちマイクロパイプ15のみに存在する。閉塞部16は、SiC基板10の裏面10bの一部を構成する一面16aを有する。閉塞部16の一面16aは、SiC基板10の裏面10bのうち閉塞部16を除く領域に対して連続しており、同一平面となっている。閉塞部16の一面16aを含むSiC基板10の裏面10bに対して、オーミック電極14が形成されている。 The SiC semiconductor device 1 includes a blocking portion 16 that blocks the micropipes 15 on the rear surface 10b of the SiC substrate 10. The blocking portion 16 is not formed in the area of the rear surface 10b of the SiC substrate 10 except for the micropipes 15. That is, the blocking portion 16 is present only in the micropipes 15 on the rear surface 10b of the SiC substrate 10. The blocking portion 16 has a surface 16a that constitutes a part of the rear surface 10b of the SiC substrate 10. The surface 16a of the blocking portion 16 is continuous with the area of the rear surface 10b of the SiC substrate 10 except for the blocking portion 16, and is flush with the rear surface 10b of the SiC substrate 10. An ohmic electrode 14 is formed on the rear surface 10b of the SiC substrate 10, including the surface 16a of the blocking portion 16.

閉塞部16は、マイクロパイプ15の全域に埋め込まれておらず、マイクロパイプ15のうちマイクロパイプ15の延伸方向の裏面10b側の一部のみに存在する。なお、閉塞部16は、マイクロパイプ15の全域に埋め込まれていてもよい。すなわち、閉塞部16は、マイクロパイプ15のその延伸方向での全域に存在していてもよい。 The blocking portion 16 is not embedded in the entire area of the micropipe 15, but is present only in a portion of the micropipe 15 on the back surface 10b side in the extension direction of the micropipe 15. The blocking portion 16 may be embedded in the entire area of the micropipe 15. In other words, the blocking portion 16 may be present in the entire area of the micropipe 15 in its extension direction.

次に、本実施形態のSiC半導体装置1の製造方法について、図2~7を用いて説明する。 Next, the manufacturing method of the SiC semiconductor device 1 of this embodiment will be described with reference to Figures 2 to 7.

まず、図2に示すように、円盤状のSiC半導体基板であるSiCウェハ20を用意する。SiCウェハ20がSiC基板10に対応する。SiCウェハ20は、表面20aとその反対側の裏面20bとを有する。SiCウェハ20の表面20aがSiC基板10の表面10aに対応する。SiCウェハ20の裏面20bがSiC基板10の裏面10bに対応する。SiCウェハ20は、マイクロパイプ15を含有している。マイクロパイプ15は、SiCウェハ20の表面20aから裏面20bに到達している。したがって、マイクロパイプ15は、SiCウェハ20の表面20aに存在するとともに、SiCウェハ20の裏面20bに存在する。 First, as shown in FIG. 2, a SiC wafer 20, which is a disk-shaped SiC semiconductor substrate, is prepared. The SiC wafer 20 corresponds to the SiC substrate 10. The SiC wafer 20 has a front surface 20a and a back surface 20b on the opposite side. The front surface 20a of the SiC wafer 20 corresponds to the front surface 10a of the SiC substrate 10. The back surface 20b of the SiC wafer 20 corresponds to the back surface 10b of the SiC substrate 10. The SiC wafer 20 contains micropipes 15. The micropipes 15 reach the back surface 20b from the front surface 20a of the SiC wafer 20. Therefore, the micropipes 15 are present on the front surface 20a of the SiC wafer 20 and on the back surface 20b of the SiC wafer 20.

続いて、図3に示すように、SiCウェハ20の表面20a側に、表面側素子構造を形成する。具体的には、SiCウェハ20の表面20a上に、エピタキシャル成長法によって、SiCからなるn型の不純物層21を形成する。不純物層21は、図1中のn型層11に対応する。不純物層21の形成によって、SiCウェハ20の表面20aに存在するマイクロパイプ15は、閉塞される。その後、図示しないが、不純物層21の表面上に、ショットキー電極を形成する。さらに、ショットキー電極の周囲の不純物層21の表面上およびショットキー電極の表面上に、保護膜を形成する。これにより、図1に示すショットキー電極12、保護膜13が形成される。 Next, as shown in FIG. 3, a front-side element structure is formed on the front surface 20a of the SiC wafer 20. Specifically, an n-type impurity layer 21 made of SiC is formed on the front surface 20a of the SiC wafer 20 by epitaxial growth. The impurity layer 21 corresponds to the n-type layer 11 in FIG. 1. The formation of the impurity layer 21 closes the micropipes 15 present on the front surface 20a of the SiC wafer 20. Thereafter, although not shown, a Schottky electrode is formed on the front surface of the impurity layer 21. Furthermore, a protective film is formed on the front surface of the impurity layer 21 around the Schottky electrode and on the front surface of the Schottky electrode. This forms the Schottky electrode 12 and protective film 13 shown in FIG. 1.

表面側素子構造を形成した後、図4に示すように、SiCウェハ20の裏面20b側を除去して、SiCウェハ20を所望の厚さまで薄板化する。薄板化する方法として、例えば、裏面研削、研磨などを用いることができる。 After the front-side element structure is formed, as shown in FIG. 4, the back surface 20b side of the SiC wafer 20 is removed to thin the SiC wafer 20 to the desired thickness. Examples of methods that can be used for thinning include back surface grinding and polishing.

薄板化した後、図5に示すように、SiCウェハ20の裏面20bに存在するマイクロパイプ15を閉塞するように、SiCウェハ20の裏面20b上に閉塞材料22を成膜する。閉塞材料22は、図1中の閉塞部16を形成するための材料である。 After thinning, as shown in FIG. 5, a blocking material 22 is formed on the rear surface 20b of the SiC wafer 20 so as to block the micropipes 15 present on the rear surface 20b of the SiC wafer 20. The blocking material 22 is a material for forming the blocking portion 16 in FIG. 1.

閉塞材料22を成膜したとき、閉塞材料22は、マイクロパイプ15のうち少なくともSiCウェハ20の裏面20b側の部分に埋め込まれる。すなわち、閉塞材料22は、マイクロパイプ15のうちその延伸方向のSiCウェハ20の裏面20b側の一部に埋め込まれる、または、マイクロパイプ15の全域に埋め込まれる。 When the plugging material 22 is deposited, the plugging material 22 is embedded in at least the portion of the micropipe 15 on the back surface 20b side of the SiC wafer 20. That is, the plugging material 22 is embedded in a portion of the micropipe 15 on the back surface 20b side of the SiC wafer 20 in the extension direction of the micropipe 15, or is embedded in the entire area of the micropipe 15.

閉塞材料22を成膜するときには、閉塞材料22のマイクロパイプ15内への入り込み量が閉塞材料22を除去して平坦化した後でも閉塞部16として残る量となるように、SiCウェハ20の裏面20b上での閉塞材料22の膜厚が調整される。 When forming the blocking material 22, the thickness of the blocking material 22 on the back surface 20b of the SiC wafer 20 is adjusted so that the amount of blocking material 22 that penetrates into the micropipes 15 is an amount that remains as a blocking portion 16 even after the blocking material 22 is removed and planarized.

閉塞材料22として、導電材料、絶縁材料のどちらを用いてもよいが、導電材料を用いると閉塞材料22が表面20aに達するまで埋め込まれたときに表裏が導通してしまうため、絶縁材料を用いることが好ましい。閉塞材料22としては、例えば、カーボン、SiO等が挙げられる。閉塞材料22がカーボンである場合、成膜方法としてスパッタリング法等が用いられる。閉塞材料22がSiOである場合、成膜方法としてプラズマCVD法、スピンコート法等が用いられる。 Either a conductive material or an insulating material may be used as the blocking material 22, but if a conductive material is used, the front and back will be conductive when the blocking material 22 is embedded until it reaches the surface 20a, so it is preferable to use an insulating material. Examples of the blocking material 22 include carbon and SiO2 . When the blocking material 22 is carbon, a sputtering method or the like is used as a film formation method. When the blocking material 22 is SiO2 , a plasma CVD method, a spin coating method, or the like is used as a film formation method.

また、閉塞材料22を成膜するときの成膜温度は、表面側素子構造を構成する部材の融解、軟化または変形が生じる温度よりも低い温度とされる。以下では、融解、軟化または変形が生じる温度を単に融解等が生じる温度ともいう。具体的には、保護膜13として、融点が350℃であるポリイミド膜が用いられる場合、閉塞材料22の成膜温度は、350℃よりも低い温度とされる。なお、ショットキー電極12として、アルミニウム膜が用いられる場合、アルミニウム膜の成膜後に、470℃で焼き締めが行われる。この焼き締め温度が、表面側素子構造を構成する部材の融解等が生じる温度に相当する。閉塞材料22の成膜温度は、表面側素子構造を構成する各部材の融解等が生じる温度のうち最も低い温度よりも低い温度とされる。 The film-forming temperature for forming the blocking material 22 is lower than the temperature at which the members constituting the front-side element structure melt, soften, or deform. Hereinafter, the temperature at which melt, soften, or deform occurs is also simply referred to as the temperature at which melting or the like occurs. Specifically, when a polyimide film with a melting point of 350°C is used as the protective film 13, the film-forming temperature for the blocking material 22 is lower than 350°C. When an aluminum film is used as the Schottky electrode 12, the aluminum film is baked at 470°C after it is formed. This bake temperature corresponds to the temperature at which melting or the like occurs in the members constituting the front-side element structure. The film-forming temperature for the blocking material 22 is lower than the lowest temperature at which melting or the like occurs in the members constituting the front-side element structure.

続いて、図6に示すように、閉塞材料22を除去する。これにより、マイクロパイプ15のうち少なくともSiCウェハ20の裏面20b側の部分に閉塞材料22が存在し、かつ、SiCウェハ20の裏面20bのうちマイクロパイプ15を除く領域が閉塞材料22から露出した状態となるようにする。閉塞材料22の除去方法としては、機械的な除去方法である研削および研磨や、化学的な除去方法であるドライエッチング法等が用いられる。このとき、SiCウェハ20の裏面20bのうちマイクロパイプ15を除く領域に閉塞材料22が残らないように、成膜された閉塞材料22の厚さよりも、除去される層の厚さを大きく設定する。また、除去される層の厚さが大きすぎると、マイクロパイプ15に埋め込まれた閉塞材料22の全部が消失するため、閉塞材料22の全部が消失しない範囲に、除去される層の厚さ、すなわち、除去量を設定する。 Next, as shown in FIG. 6, the blocking material 22 is removed. This allows the blocking material 22 to be present at least in the micropipes 15 on the back surface 20b side of the SiC wafer 20, and the area of the back surface 20b of the SiC wafer 20 excluding the micropipes 15 to be exposed from the blocking material 22. The blocking material 22 can be removed by mechanical removal methods such as grinding and polishing, or chemical removal methods such as dry etching. At this time, the thickness of the layer to be removed is set to be greater than the thickness of the blocking material 22 deposited so that the blocking material 22 does not remain in the area of the back surface 20b of the SiC wafer 20 excluding the micropipes 15. In addition, if the thickness of the layer to be removed is too large, all of the blocking material 22 embedded in the micropipes 15 will disappear, so the thickness of the layer to be removed, i.e., the amount of removal, is set within a range in which the blocking material 22 does not disappear in its entirety.

この結果、SiCウェハ20の裏面20bのうちマイクロパイプ15のみに閉塞材料22が残留して、SiCウェハ20の裏面20bの一部を構成する一面16aを有する閉塞部16が形成される。そして、閉塞部16の一面16aを含むSiCウェハ20の裏面20bが平坦化される。 As a result, the blocking material 22 remains only on the micropipes 15 of the back surface 20b of the SiC wafer 20, forming a blocking portion 16 having a surface 16a that constitutes part of the back surface 20b of the SiC wafer 20. Then, the back surface 20b of the SiC wafer 20, including the surface 16a of the blocking portion 16, is flattened.

続いて、図7に示すように、閉塞部16の一面16aを含むSiCウェハ20の裏面20bに対して、裏面電極23を形成する。裏面電極23は、図1のオーミック電極14に対応する。このとき、例えば、スパッタリング法により、裏面電極23を構成するための導電膜を形成している。 Next, as shown in FIG. 7, a back electrode 23 is formed on the back surface 20b of the SiC wafer 20, which includes the surface 16a of the blocking portion 16. The back electrode 23 corresponds to the ohmic electrode 14 in FIG. 1. At this time, a conductive film for forming the back electrode 23 is formed by, for example, a sputtering method.

その後、図示しないが、SiCウェハ20をダイシングカットする。これにより、図1に示すSiC半導体装置1が製造される。 Then, although not shown, the SiC wafer 20 is diced. This produces the SiC semiconductor device 1 shown in FIG. 1.

次に、本実施形態の効果について、図8に示す比較例1と対比して説明する。図8に示す比較例1では、SiC半導体装置の製造方法において、閉塞材料22を成膜せずに、SiCウェハ20の裏面20bに対して、裏面電極23を形成する点が、第1実施形態のSiC半導体装置の製造方法と異なる。SiC半導体装置の製造方法の他の手順については、第1実施形態と同じである。 Next, the effects of this embodiment will be described in comparison with Comparative Example 1 shown in FIG. 8. Comparative Example 1 shown in FIG. 8 differs from the method for manufacturing a SiC semiconductor device of the first embodiment in that a back electrode 23 is formed on the back surface 20b of the SiC wafer 20 without forming a film of blocking material 22. The other steps of the method for manufacturing a SiC semiconductor device are the same as those of the first embodiment.

比較例1では、裏面電極23を形成するときに、SiCウェハ20の裏面20bに存在するマイクロパイプ15に、裏面電極23の一部が入り込むことで、図8に示すように、裏面電極23に窪みが発生し、裏面電極23の平坦性が悪化する。裏面電極23の平坦性が悪化すると、局所的な応力が増大し、SiC半導体装置の抗折強度が低下する。抗折強度が低下すると、半導体素子の信頼性が低下する。すなわち、機械的応力および熱応力による割れ、チッピング、変形などが生じやすくなる。 In Comparative Example 1, when the back electrode 23 is formed, a part of the back electrode 23 penetrates into the micropipes 15 present on the back surface 20b of the SiC wafer 20, causing a depression in the back electrode 23 as shown in FIG. 8, and deteriorating the flatness of the back electrode 23. When the flatness of the back electrode 23 deteriorates, local stress increases and the flexural strength of the SiC semiconductor device decreases. When the flexural strength decreases, the reliability of the semiconductor element decreases. In other words, cracks, chipping, deformation, etc. due to mechanical stress and thermal stress are more likely to occur.

これに対して、本実施形態のSiC半導体装置1の製造方法では、SiCウェハ20を薄板化した後であって、裏面電極23を形成する前に、図6に示すように、SiCウェハ20の裏面20bの一部を構成する一面16aを有する閉塞部16を形成する。その後、図7、9に示すように、閉塞部16の一面16aを含むSiCウェハ20の裏面20bに対して、裏面電極23を形成する。このようにして、図1に示すように、本実施形態のSiC半導体装置1では、裏面電極であるオーミック電極14は、閉塞部16の一面16aを含むSiC基板10の裏面10bに形成されている。 In contrast, in the manufacturing method of the SiC semiconductor device 1 of this embodiment, after the SiC wafer 20 is thinned and before the back electrode 23 is formed, as shown in FIG. 6, a blocking portion 16 having a surface 16a that constitutes a part of the back surface 20b of the SiC wafer 20 is formed. Then, as shown in FIGS. 7 and 9, a back surface electrode 23 is formed on the back surface 20b of the SiC wafer 20, including the surface 16a of the blocking portion 16. In this way, as shown in FIG. 1, in the SiC semiconductor device 1 of this embodiment, the ohmic electrode 14, which is the back surface electrode, is formed on the back surface 10b of the SiC substrate 10, including the surface 16a of the blocking portion 16.

これによれば、裏面電極23を形成するときに、閉塞部16の一面16aによって、裏面電極23のマイクロパイプ15への入り込みを抑制できる。このため、図9に示すように、裏面電極23の窪みの発生を抑制することができ、比較例1と比較して、裏面電極23の平坦性を向上させることができる。よって、SiC半導体装置1の抗折強度の低下を抑制することができる。 As a result, when the back electrode 23 is formed, the surface 16a of the blocking portion 16 can prevent the back electrode 23 from entering the micropipe 15. Therefore, as shown in FIG. 9, the occurrence of depressions in the back electrode 23 can be prevented, and the flatness of the back electrode 23 can be improved compared to Comparative Example 1. Therefore, the decrease in the flexural strength of the SiC semiconductor device 1 can be prevented.

閉塞部16の一面16aを含むSiCウェハ20の裏面20bは平坦面であることが好ましい。すなわち、閉塞部16の一面16aとSiC基板10の裏面10bのうち閉塞部16を除く領域との間に段差が無いことが好ましい。この場合、裏面電極23の表面を平坦にすることができる。なお、比較例1と比較して、裏面電極23の平坦性が向上していれば、閉塞部16の一面16aを含むSiCウェハ20の裏面20bは、完全な平坦でなくてもよく、平坦に近ければよい。 The back surface 20b of the SiC wafer 20, including the surface 16a of the blocking portion 16, is preferably a flat surface. In other words, it is preferable that there is no step between the surface 16a of the blocking portion 16 and the area of the back surface 10b of the SiC substrate 10 excluding the blocking portion 16. In this case, the surface of the back surface electrode 23 can be made flat. Note that, as long as the flatness of the back surface electrode 23 is improved compared to Comparative Example 1, the back surface 20b of the SiC wafer 20, including the surface 16a of the blocking portion 16, does not need to be completely flat, and only needs to be close to flat.

ところで、従来技術として、SiC基板の表面上にエピタキシャル成長法によってSiCを成膜することで、マイクロパイプを閉塞する技術がある(例えば、特許文献1、特開2007-137689号公報参照)。そこで、比較例2のSiC半導体装置の製造方法として、SiCウェハの表面側に表面側素子構造を形成する前に、SiCウェハの裏面に対して、エピタキシャル成長法によってSiCを成膜することが考えられる。この場合、表面側素子構造を形成した後に、SiCウェハの裏面側を除去して、SiCウェハを薄板化する。その後、SiCウェハの裏面に、裏面電極を形成する。 Incidentally, there is a conventional technique for blocking micropipes by forming a SiC film on the surface of a SiC substrate by epitaxial growth (see, for example, Patent Document 1 and JP 2007-137689 A). Therefore, as a manufacturing method of a SiC semiconductor device in Comparative Example 2, it is considered to form a SiC film on the back surface of the SiC wafer by epitaxial growth before forming a front surface side element structure on the front surface side of the SiC wafer. In this case, after forming the front surface side element structure, the back surface side of the SiC wafer is removed to thin the SiC wafer. Then, a back surface electrode is formed on the back surface of the SiC wafer.

しかし、比較例2では、SiCウェハを薄板化する前に、エピタキシャル成長法によってSiCウェハの裏面にSiCを成膜して、マイクロパイプを閉塞するが、SiCウェハの内部のマイクロパイプは空洞のままである。このため、エピタキシャル成長法によってSiCウェハの裏面にSiCを成膜した後に、SiCウェハを薄板化すると、SiCウェハの裏面にマイクロパイプが露出してしまう。 However, in Comparative Example 2, before the SiC wafer is thinned, a SiC film is formed on the back surface of the SiC wafer by epitaxial growth to close the micropipes, but the micropipes inside the SiC wafer remain hollow. Therefore, when the SiC wafer is thinned after a SiC film is formed on the back surface of the SiC wafer by epitaxial growth, the micropipes become exposed on the back surface of the SiC wafer.

これに対して、本実施形態では、SiCウェハ20を薄板化した後に、SiCウェハ20の裏面20bに閉塞部16を形成するので、SiCウェハ20の裏面20bに存在するマイクロパイプ15を閉塞することができる。 In contrast, in this embodiment, after the SiC wafer 20 is thinned, a blocking portion 16 is formed on the rear surface 20b of the SiC wafer 20, so that the micropipes 15 present on the rear surface 20b of the SiC wafer 20 can be blocked.

また、比較例3のSiC半導体装置の製造方法として、SiCウェハの表面側に表面側素子構造を形成し、SiCウェハの裏面側を除去してSiCウェハを薄板化した後に、SiCウェハの裏面に対して、エピタキシャル成長法によってSiCを成膜することが考えられる。しかし、エピタキシャル成長は、1600℃以上の高温処理によって行われるため、ショットキー電極12、保護膜13等の表面側素子構造を構成する部材が融解してしまう。このため、比較例3のSiC半導体装置の製造方法は実施できない。 As a method for manufacturing the SiC semiconductor device of Comparative Example 3, it is possible to form a front-side element structure on the front side of a SiC wafer, remove the back side of the SiC wafer to thin the SiC wafer, and then form a SiC film on the back side of the SiC wafer by epitaxial growth. However, epitaxial growth is performed at high temperatures of 1600°C or higher, which melts the members that make up the front-side element structure, such as the Schottky electrode 12 and protective film 13. For this reason, the method for manufacturing the SiC semiconductor device of Comparative Example 3 cannot be implemented.

また、従来技術として、SiC基板の裏面に対して、高耐熱材料としてのスピンオングラス(すなわち、SOG)を塗布して、マイクロパイプ内に流し込み、500℃で焼結させることで、マイクロパイプの全域にSOGを隙間なく埋め込む技術がある(例えば、特開2006-278609号公報参照)。そこで、比較例4のSiC半導体装置の製造方法として、SiCウェハの表面側に表面側素子構造を形成する前に、SiCウェハの裏面に対して、SOGを塗布してマイクロパイプの全域にSOGを隙間なく埋め込むことが考えられる。この場合、表面側素子構造を形成した後に、SiCウェハの裏面側を除去して、SiCウェハを薄板化する。その後、SiCウェハの裏面に、裏面電極を形成する。 In addition, as a conventional technique, there is a technique in which spin-on glass (i.e., SOG) as a highly heat-resistant material is applied to the back surface of a SiC substrate, poured into the micropipes, and sintered at 500°C to completely fill the entire micropipe with SOG (see, for example, JP 2006-278609 A). Therefore, as a method for manufacturing a SiC semiconductor device in Comparative Example 4, it is possible to apply SOG to the back surface of the SiC wafer before forming a front-side element structure on the front surface side of the SiC wafer, and completely fill the entire micropipe with SOG. In this case, after forming the front-side element structure, the back surface side of the SiC wafer is removed to thin the SiC wafer. Then, a back electrode is formed on the back surface of the SiC wafer.

しかしながら、表面側素子構造の一部としてSiCからなる層を形成するときに、SiC特有の1600℃以上の活性加熱処理が行われる。このため、比較例4では、この活性化熱処理で、マイクロパイプに埋め込まれたSOGが融解し、SiCウェハの裏面にマイクロパイプが露出してしまう。よって、比較例4のSiC半導体装置の製造方法は実施できない。 However, when forming a layer made of SiC as part of the front-side element structure, an activation heat treatment of 1600°C or higher, which is specific to SiC, is performed. For this reason, in Comparative Example 4, this activation heat treatment melts the SOG embedded in the micropipes, exposing the micropipes on the back surface of the SiC wafer. Therefore, the manufacturing method of the SiC semiconductor device in Comparative Example 4 cannot be implemented.

また、比較例5のSiC半導体装置の製造方法として、比較例4で示したSOGの形成を表面側素子構造形成後に行うことが考えられる。すなわち、SiCウェハの表面側に表面側素子構造を形成し、SiCウェハの裏面側を除去してSiCウェハを薄板化した後に、SiCウェハの裏面に対して、SOGを塗布してマイクロパイプ内に流し込み、500℃で焼結させる。しかしながら、表面側素子構造を構成する部材が500℃で加熱されると、融解、軟化または変形が生じる場合、SOGの500℃の焼結処理時に、表面側素子構造が融解、軟化または変形する。例えば、保護膜としてポリイミド膜が用いられる場合、SOGの500℃の焼結処理時に、ポリイミド膜が融解する。また、ショットキー電極としてアルミニウム電極が用いられる場合、SOGの500℃の焼結処理時に、アルミニウム電極が軟化し、変形する。このため、表面側素子構造を維持することができない。よって、比較例5のSiC半導体装置の製造方法は実施できない。 In addition, as a manufacturing method of the SiC semiconductor device of Comparative Example 5, it is possible to form the SOG shown in Comparative Example 4 after forming the front-side element structure. That is, after forming the front-side element structure on the front side of the SiC wafer and removing the back side of the SiC wafer to thin the SiC wafer, SOG is applied to the back side of the SiC wafer and poured into the micropipe and sintered at 500 ° C. However, if the members constituting the front-side element structure melt, soften or deform when heated at 500 ° C., the front-side element structure melts, softens or deforms during the sintering process of the SOG at 500 ° C. For example, when a polyimide film is used as the protective film, the polyimide film melts during the sintering process of the SOG at 500 ° C. Also, when an aluminum electrode is used as the Schottky electrode, the aluminum electrode softens and deforms during the sintering process of the SOG at 500 ° C. For this reason, the front-side element structure cannot be maintained. Therefore, the manufacturing method of the SiC semiconductor device of Comparative Example 5 cannot be implemented.

これに対して、本実施形態のSiC半導体装置の製造方法では、閉塞材料22を成膜するときの成膜温度は、表面側素子構造を構成する部材の融解等が生じる温度よりも低い温度とされる。これにより、閉塞材料22の成膜時に、表面側素子構造を構成する部材の融解、軟化または変形を防止することができ、表面側素子構造を維持することができる。 In contrast, in the manufacturing method of the SiC semiconductor device of this embodiment, the deposition temperature when depositing the blocking material 22 is set to a temperature lower than the temperature at which the members constituting the front-side element structure melt. This makes it possible to prevent the members constituting the front-side element structure from melting, softening, or deforming when depositing the blocking material 22, and to maintain the front-side element structure.

(第2実施形態)
図10に示すように、本実施形態のSiC半導体装置1Aは、縦型の半導体素子としての縦型MOSFETを備える。具体的には、SiC半導体装置1Aは、n型のSiC基板31と、n型のドリフト層32と、p型のベース領域33と、n型のソース領域34と、ディープ層35など、を備える。
Second Embodiment
10, the SiC semiconductor device 1A of this embodiment includes a vertical MOSFET as a vertical semiconductor element. Specifically, the SiC semiconductor device 1A includes an n + type SiC substrate 31, an n type drift layer 32, a p type base region 33, an n + type source region 34, a deep layer 35, and the like.

SiC基板31は、所定のn型の不純物濃度とされた単結晶SiCで構成される半導体基板である。SiC基板31は、表面31aおよびその反対側の裏面31bを有する。ドリフト層32は、SiC基板31の表面31a上に形成されている。ドリフト層32は、SiC基板31よりもn型の不純物濃度が低くされたSiCで構成される。ベース領域33は、ドリフト層32の上に形成されている。ベース領域33は、p型のSiCで構成される。ベース領域33のうち表層部は、p型の不純物濃度が高くされたコンタクト領域33aとされている。ソース領域34は、ベース領域33の上に形成されている。ソース領域34は、ドリフト層32よりもn型の不純物濃度が高くされたSiCで構成される。ドリフト層32の表層部には、p型のディープ層35が形成されている。ディープ層35は、ベース領域33よりもp型の不純物濃度が高くされている。 The SiC substrate 31 is a semiconductor substrate made of single crystal SiC with a predetermined n-type impurity concentration. The SiC substrate 31 has a surface 31a and a back surface 31b on the opposite side. The drift layer 32 is formed on the surface 31a of the SiC substrate 31. The drift layer 32 is made of SiC with a lower n-type impurity concentration than the SiC substrate 31. The base region 33 is formed on the drift layer 32. The base region 33 is made of p-type SiC. The surface portion of the base region 33 is a contact region 33a with a higher p-type impurity concentration. The source region 34 is formed on the base region 33. The source region 34 is made of SiC with a higher n-type impurity concentration than the drift layer 32. A p-type deep layer 35 is formed on the surface portion of the drift layer 32. The deep layer 35 has a higher p-type impurity concentration than the base region 33.

また、SiC半導体装置1Aは、ゲート絶縁膜37と、ゲート電極38と、層間絶縁膜39と、ソース電極40と、保護膜41と、ドレイン電極42と、を備える。 The SiC semiconductor device 1A also includes a gate insulating film 37, a gate electrode 38, an interlayer insulating film 39, a source electrode 40, a protective film 41, and a drain electrode 42.

SiC基板31の表面31a側には、ベース領域33およびソース領域34を貫通してドリフト層32に達するゲートトレンチ36が形成されている。ベース領域33のうちゲートトレンチ36の側面に位置している部分は、縦型MOSFETの作動時にソース領域34とドリフト層32との間を繋ぐチャネル領域とされる。このチャネル領域を含むゲートトレンチ36の内壁面に、ゲート絶縁膜37が形成されている。このように、ゲート絶縁膜37は、ドリフト層32とソース領域34との間におけるベース領域33の表面に形成されている。 A gate trench 36 is formed on the surface 31a side of the SiC substrate 31, penetrating the base region 33 and the source region 34 to reach the drift layer 32. The portion of the base region 33 located on the side of the gate trench 36 is used as a channel region that connects the source region 34 and the drift layer 32 when the vertical MOSFET is in operation. A gate insulating film 37 is formed on the inner wall surface of the gate trench 36, including this channel region. In this way, the gate insulating film 37 is formed on the surface of the base region 33 between the drift layer 32 and the source region 34.

ゲート電極38は、ゲートトレンチ36を埋めるように、ゲート絶縁膜37の上に形成されている。ゲート電極38およびゲート絶縁膜37によって、ゲートトレンチ36内が埋め込まれている。層間絶縁膜39は、ゲート電極38およびゲート絶縁膜37を覆っている。層間絶縁膜39には、コンタクトホール39aが形成されている。ソース電極40は、層間絶縁膜39の上に形成されている。ソース電極40は、コンタクトホール39aを通じて、ソース領域34に電気的に接続されている。ソース電極40は、アルミニウム等の金属材料で構成されている。保護膜41は、ソース電極40を覆っている。保護膜41は、ポリイミド等の合成樹脂材料で構成されている。 The gate electrode 38 is formed on the gate insulating film 37 so as to fill the gate trench 36. The gate trench 36 is filled with the gate electrode 38 and the gate insulating film 37. The interlayer insulating film 39 covers the gate electrode 38 and the gate insulating film 37. A contact hole 39a is formed in the interlayer insulating film 39. The source electrode 40 is formed on the interlayer insulating film 39. The source electrode 40 is electrically connected to the source region 34 through the contact hole 39a. The source electrode 40 is made of a metal material such as aluminum. The protective film 41 covers the source electrode 40. The protective film 41 is made of a synthetic resin material such as polyimide.

ドリフト層32、ベース領域33、ソース領域34、ディープ層35、ゲートトレンチ36、ゲート絶縁膜37、ゲート電極38、層間絶縁膜39、ソース電極40および保護膜41は、SiC基板31の表面31a側に形成された半導体素子の一部を構成する表面側素子構造である。ドレイン電極42は、SiC基板31の裏面31bに形成された裏面電極である。 The drift layer 32, base region 33, source region 34, deep layer 35, gate trench 36, gate insulating film 37, gate electrode 38, interlayer insulating film 39, source electrode 40, and protective film 41 form a front-side element structure that constitutes part of a semiconductor element formed on the front surface 31a side of the SiC substrate 31. The drain electrode 42 is a back surface electrode formed on the back surface 31b of the SiC substrate 31.

第1実施形態と同様に、SiC基板31は、マイクロパイプ15を有する。SiC基板31の裏面31bには、マイクロパイプ15が存在する。第1実施形態と同様に、SiC半導体装置1Aは、SiC基板31の裏面31bにおいてマイクロパイプ15を閉塞する閉塞部16を備える。閉塞部16の説明については、第1実施形態と同じである。閉塞部16の一面16aを含むSiC基板31の裏面31bに対して、ドレイン電極42が形成されている。 As in the first embodiment, the SiC substrate 31 has micropipes 15. The micropipes 15 are present on the rear surface 31b of the SiC substrate 31. As in the first embodiment, the SiC semiconductor device 1A has a blocking portion 16 that blocks the micropipes 15 on the rear surface 31b of the SiC substrate 31. The description of the blocking portion 16 is the same as in the first embodiment. A drain electrode 42 is formed on the rear surface 31b of the SiC substrate 31, including one surface 16a of the blocking portion 16.

本実施形態のSiC半導体装置1Aの製造方法は、表面側素子構造の形成を除き、第1実施形態と同じである。本実施形態では、第1実施形態で説明したSiCウェハ20がSiC基板31に対応する。SiCウェハ20の表面20aがSiC基板31の表面31aに対応する。SiCウェハ20の裏面20bがSiC基板31の裏面31bに対応する。裏面電極23がドレイン電極42に対応する。 The manufacturing method of the SiC semiconductor device 1A of this embodiment is the same as that of the first embodiment, except for the formation of the front-side element structure. In this embodiment, the SiC wafer 20 described in the first embodiment corresponds to the SiC substrate 31. The front surface 20a of the SiC wafer 20 corresponds to the front surface 31a of the SiC substrate 31. The back surface 20b of the SiC wafer 20 corresponds to the back surface 31b of the SiC substrate 31. The back surface electrode 23 corresponds to the drain electrode 42.

表面側素子構造を形成するときでは、図3に示すように、SiCウェハ20の表面20a上に、エピタキシャル成長法によって、SiCからなるn型の不純物層21を形成する。不純物層21は、図10中のドリフト層32に対応する。その後、図10に示すように、ドリフト層32に対してp型不純物をイオン注入することで、p型のディープ層35を形成する。ディープ層35を形成したドリフト層32の上に、ベース領域33およびソース領域34を形成する。例えば、ベース領域33およびソース領域34をエピタキシャル成長させた後、p型不純物をイオン注入することで、ベース領域33のコンタクト領域33aを形成する。なお、ベース領域33をエピタキシャル成長させた後、n型不純物をイオン注入することで、ソース領域34を形成してもよい。その後、ゲートトレンチ36、ゲート絶縁膜37、ゲート電極38、層間絶縁膜39、ソース電極40および保護膜41を形成する。これにより、表面側素子構造が形成される。 When forming the front side element structure, as shown in FIG. 3, an n-type impurity layer 21 made of SiC is formed on the front side 20a of the SiC wafer 20 by epitaxial growth. The impurity layer 21 corresponds to the drift layer 32 in FIG. 10. Then, as shown in FIG. 10, a p-type deep layer 35 is formed by ion-implanting p-type impurities into the drift layer 32. A base region 33 and a source region 34 are formed on the drift layer 32 on which the deep layer 35 is formed. For example, after epitaxially growing the base region 33 and the source region 34, a contact region 33a of the base region 33 is formed by ion-implanting p-type impurities. Note that the source region 34 may be formed by ion-implanting n-type impurities after epitaxially growing the base region 33. Then, a gate trench 36, a gate insulating film 37, a gate electrode 38, an interlayer insulating film 39, a source electrode 40, and a protective film 41 are formed. This forms the front side element structure.

以上の説明の通り、本実施形態のSiC半導体装置1Aの製造方法は、表面側素子構造の形成を除き、第1実施形態と同じである。このため、本実施形態においても、第1実施形態と同じ効果が得られる。 As explained above, the manufacturing method of the SiC semiconductor device 1A of this embodiment is the same as that of the first embodiment, except for the formation of the front-side element structure. Therefore, the same effects as those of the first embodiment can be obtained in this embodiment as well.

なお、本実施形態では、第1導電型をn型、第2導電型をp型としたnチャネルタイプの縦型MOSFETを例に挙げて説明したが、各構成要素の導電型を反転させたpチャネルタイプの縦型MOSFETとしても良い。また、上記説明では、MOS構造を有する半導体素子として縦型MOSFETを例に挙げて説明したが、同様のMOS構造を有するIGBTに対しても本発明を適用することができる。nチャネルタイプのIGBTの場合、本実施形態に対してSiC基板31の導電型をn型からp型に変更するだけであり、その他の構造や製造方法に関しては本実施形態と同様である。さらに、トレンチゲート型のMOS構造に限らず、プレーナ型のMOS構造の半導体素子であっても良い。すなわちドリフト層とソース領域との間におけるベース領域の表面にゲート絶縁膜が形成され、このゲート絶縁膜の上にゲート電極が配置された構造であれば、トレンチゲート型であってもプレーナ型であっても良い。 In this embodiment, an n-channel type vertical MOSFET in which the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type has been described as an example, but a p-channel type vertical MOSFET in which the conductivity types of each component are inverted may also be used. In the above description, a vertical MOSFET has been described as an example of a semiconductor element having a MOS structure, but the present invention can also be applied to an IGBT having a similar MOS structure. In the case of an n-channel type IGBT, the only difference is that the conductivity type of the SiC substrate 31 is changed from n-type to p-type in this embodiment, and the other structures and manufacturing methods are the same as in this embodiment. Furthermore, the semiconductor element may have a planar type MOS structure, not limited to a trench gate type MOS structure. In other words, as long as a gate insulating film is formed on the surface of the base region between the drift layer and the source region, and a gate electrode is arranged on this gate insulating film, it may be a trench gate type or a planar type.

(他の実施形態)
(1)上記した各実施形態では、SiC半導体装置1、1Aの製造方法において、閉塞材料22を除去して閉塞部16を形成した後に、SiCウェハ20の裏面20bに対して裏面電極23を形成する。これらのSiC半導体装置1、1Aの製造方法において、閉塞部16を形成した後であって、裏面電極23を形成する前に、閉塞部16の一面16aを含むSiCウェハ20の裏面20bをCMP(すなわち、化学機械研磨)等によって平坦化することを追加してもよい。これによれば、閉塞部16の一面16aを含むSiCウェハ20の裏面20bの平坦性をさらに向上させることができ、裏面電極23の平坦性をさらに向上させることができる。
Other Embodiments
(1) In each of the above-described embodiments, in the manufacturing method of the SiC semiconductor device 1, 1A, after removing the blocking material 22 to form the blocking portion 16, the back surface electrode 23 is formed on the back surface 20b of the SiC wafer 20. In the manufacturing method of these SiC semiconductor devices 1, 1A, after forming the blocking portion 16 and before forming the back surface electrode 23, it may be added that the back surface 20b of the SiC wafer 20 including the one surface 16a of the blocking portion 16 is planarized by CMP (i.e., chemical mechanical polishing) or the like. This can further improve the planarity of the back surface 20b of the SiC wafer 20 including the one surface 16a of the blocking portion 16, and can further improve the planarity of the back surface electrode 23.

(2)上記した各実施形態では、SiC基板10、31およびSiCウェハ20の裏面にマイクロパイプ15が存在するが、マイクロパイプ以外の結晶欠陥による穴部が存在する場合においても、本発明の適用が可能である。結晶欠陥による穴部とは、結晶欠陥に起因して生じた穴部のことである。この穴部は、SiC基板10、31およびSiCウェハ20を貫通するもの、貫通しないもののどちらでもよい。 (2) In each of the above-described embodiments, micropipes 15 are present on the back surface of the SiC substrate 10, 31 and the SiC wafer 20, but the present invention can also be applied when holes due to crystal defects other than micropipes are present. A hole due to a crystal defect is a hole caused by a crystal defect. This hole may or may not penetrate the SiC substrate 10, 31 and the SiC wafer 20.

(3)第1実施形態のSiC半導体装置は、ダイオード構造の半導体素子を備える。第2実施形態のSiC半導体装置は、MOS構造の半導体素子を備える。しかしながら、SiC半導体装置は、他の構造の縦型の半導体素子を備えていてもよい (3) The SiC semiconductor device of the first embodiment includes a semiconductor element having a diode structure. The SiC semiconductor device of the second embodiment includes a semiconductor element having a MOS structure. However, the SiC semiconductor device may include a vertical semiconductor element having another structure.

(4)本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能であり、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の材質、形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の材質、形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その材質、形状、位置関係等に限定されるものではない。 (4) The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified as appropriate within the scope of the claims, and includes various modified examples and modifications within the equivalent scope. In addition, the above-described embodiments are not unrelated to each other, and can be combined as appropriate, except when the combination is clearly impossible. In addition, in each of the above-described embodiments, it goes without saying that the elements constituting the embodiment are not necessarily essential, except when it is specifically stated that they are essential or when it is clearly considered to be essential in principle. In addition, in each of the above-described embodiments, when the numbers, values, amounts, ranges, etc. of the components of the embodiment are mentioned, they are not limited to the specific numbers, except when it is specifically stated that they are essential or when it is clearly limited to a specific number in principle. In addition, in each of the above-described embodiments, when the material, shape, positional relationship, etc. of the components are mentioned, they are not limited to the material, shape, positional relationship, etc., except when it is specifically stated that they are essential or when it is clearly limited to a specific material, shape, positional relationship, etc. in principle.

10 SiC基板
10b 裏面
14 ショットキー電極
15 マイクロパイプ
16 閉塞部
16a 一面
20 SiCウェハ
20b 裏面
23 裏面電極
REFERENCE SIGNS LIST 10 SiC substrate 10b back surface 14 Schottky electrode 15 Micropipe 16 Closing portion 16a One surface 20 SiC wafer 20b back surface 23 Back surface electrode

Claims (3)

縦型の半導体素子を備える炭化珪素半導体装置の製造方法であって、
表面(20a)と裏面(20b)とを有するとともに、結晶欠陥による穴部(15)が前記裏面に存在する炭化珪素半導体基板(20)を用意することと、
前記炭化珪素半導体基板の前記表面側に対して、前記半導体素子の一部を構成する表面側素子構造(11~13、32~41)を形成することと、
前記表面側素子構造を形成した後、前記炭化珪素半導体基板の前記裏面側を除去して、前記炭化珪素半導体基板を薄板化することと、
前記炭化珪素半導体基板を薄板化した後、前記裏面に閉塞材料(22)を成膜することと、
前記穴部のうち少なくとも前記裏面側の部分に前記閉塞材料が存在し、かつ、前記裏面のうち前記穴部を除く領域が前記閉塞材料から露出した状態となるように、前記閉塞材料を除去することで、前記裏面の一部を構成する一面(16a)を有し、前記裏面において前記穴部を閉塞する閉塞部(16)を形成することと、
前記閉塞部の前記一面を含む前記裏面に対して、裏面電極(23)を形成することと、を含む、炭化珪素半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device including a vertical semiconductor element, comprising:
A silicon carbide semiconductor substrate (20) is provided having a front surface (20a) and a back surface (20b), and a hole (15) caused by a crystal defect is present on the back surface;
forming a front surface side element structure (11-13, 32-41) constituting a part of the semiconductor element on the front surface side of the silicon carbide semiconductor substrate;
After forming the front surface side element structure, removing the back surface side of the silicon carbide semiconductor substrate to thin the silicon carbide semiconductor substrate;
After thinning the silicon carbide semiconductor substrate, a blocking material (22) is formed on the back surface;
removing the blocking material so that the blocking material is present in at least a portion of the hole on the back surface side and the area of the back surface excluding the hole is exposed from the blocking material to form a blocking portion (16) having one surface (16a) constituting a part of the back surface and blocking the hole on the back surface;
forming a back surface electrode (23) on the back surface including the one surface of the blocking portion.
前記閉塞材料を成膜することにおいて、前記閉塞材料を成膜する成膜温度は、前記表面側素子構造を構成する部材の融解、軟化または変形が生じる温度よりも低い温度とされる、請求項1に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。 The method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to claim 1, wherein the temperature at which the blocking material is deposited is lower than the temperature at which the members constituting the front-side element structure melt, soften, or deform. 前記閉塞部を形成した後であって、前記裏面電極を形成する前に、前記閉塞部の前記一面を含む前記炭化珪素半導体基板の前記裏面を平坦化することを含む、請求項1または2に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。 The method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to claim 1 or 2, further comprising planarizing the back surface of the silicon carbide semiconductor substrate, including the one surface of the blocking portion, after forming the blocking portion and before forming the back surface electrode.
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